淺議仿真物理實(shí)驗室對新課改中學(xué)物理教學(xué)的意義

【論文關(guān)鍵詞】仿真物理實(shí)驗中學(xué)物理教學(xué)新課改創(chuàng )新自主探究

【論文摘 要】仿真物理實(shí)驗室是專(zhuān)門(mén)為中學(xué)物理教學(xué)開(kāi)發(fā)的軟件，實(shí)現了信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的整合。本文結合新課改理念簡(jiǎn)單闡述了仿真物理實(shí)驗室運用到中學(xué)物理教學(xué)中的幾點(diǎn)意義。即運用到教師的教和學(xué)生的學(xué)中，既提高了教學(xué)效果，又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力和自主探究能力。 仿真物理實(shí)驗室是針對中學(xué)物理教學(xué)而設計的一個(gè)實(shí)驗器具完備的綜合性實(shí)驗室軟件，由多個(gè)模塊組成，分別是主模塊、光學(xué)模塊、電學(xué)模塊、熱學(xué)模塊和初中模塊。它提供了運動(dòng)對象、小球、彈簧、繩子、連桿、滑軌、電荷等實(shí)驗器具，并集成了重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、萬(wàn)有引力、阻尼介質(zhì)等實(shí)驗環(huán)境?？梢栽谌我饨M合的實(shí)驗環(huán)境中，搭建實(shí)驗室，創(chuàng )建各種物理模型，模擬實(shí)驗全過(guò)程。該軟件還提供多樣的數據輸出方式和分析方法，便于在教學(xué)過(guò)程中分析物理過(guò)程。為教師和學(xué)生提供了一個(gè)全開(kāi)放的物理教學(xué)平臺和自主探索性學(xué)習平臺。 下面結合中學(xué)物理課程改革的理念就仿真物理實(shí)驗室運用在中學(xué)物理教學(xué)中的意義，我進(jìn)行了初步的探討。 一、運用于中學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)中，有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新能力 中學(xué)物理是以實(shí)驗科學(xué)為基礎的，實(shí)驗教學(xué)在中學(xué)物理教學(xué)中有著(zhù)舉足輕重的作用。豐富多彩、生動(dòng)有趣的實(shí)驗是物理實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)，利用實(shí)驗課不僅可以讓學(xué)生記住某些相關(guān)結論、實(shí)驗步驟，而更為重要的是能夠使學(xué)生透徹理解并且完全掌握產(chǎn)生實(shí)驗結論的過(guò)程。實(shí)驗教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，促使學(xué)生積極主動(dòng)地參與到物理教學(xué)中，而且在進(jìn)行實(shí)驗操作的過(guò)程中，不僅培養了學(xué)生的動(dòng)手能力，創(chuàng )造能力以及分析問(wèn)題的能力，還培養了嚴謹、認真、耐心的科學(xué)態(tài)度。 但是在傳統中學(xué)物理實(shí)驗室存在很多弊端，比如，實(shí)驗條件的限制導致實(shí)驗結果與理論不一致，甚至相反，讓學(xué)生經(jīng)常對正確的理論產(chǎn)生過(guò)分地懷疑；還有些中學(xué)出于安全考慮和為了避免儀器損失而在實(shí)驗室規定了許多規章制度，束縛了學(xué)生的創(chuàng )新性思維；甚至，有的學(xué)校教師因為實(shí)驗室太小，儀器缺乏，上實(shí)驗課需要的時(shí)間太長(cháng)影響課程進(jìn)度等原因，不愿意帶學(xué)生做實(shí)驗等等。這在中學(xué)物理教學(xué)中，嚴重影響了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，更是抑制了學(xué)生的創(chuàng )造性思維的發(fā)展。 利用仿真物理實(shí)驗室恰好可以大大改善傳統實(shí)驗教學(xué)對學(xué)生的種種制約。在操作實(shí)驗之前，學(xué)生先在仿真實(shí)驗室進(jìn)行模擬實(shí)驗，幫助熟悉實(shí)驗步驟及實(shí)驗方法，熟練之后再實(shí)際操作，既做到真正動(dòng)手，又避免了儀器的損壞，還節省時(shí)間，從而有效地提高實(shí)驗課教學(xué)效率。 更重要的是，仿真技術(shù)運用到實(shí)驗教學(xué)中，幫助充分調動(dòng)學(xué)生的積極性，增強學(xué)生的自主意識，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng )造性思維。學(xué)生在虛擬環(huán)境中操作，不受儀器短缺和害怕?lián)p壞儀器的影響，以良好的心態(tài)充分發(fā)揮想象力大膽地搭建自己創(chuàng )作的實(shí)驗模型，積極主動(dòng)地參與到實(shí)驗教學(xué)中，使教學(xué)真正達到以學(xué)生的學(xué)為中心的新課改要求，培養學(xué)生的自主發(fā)現問(wèn)題的能力。有了發(fā)現的意識和能力，才會(huì )創(chuàng )新。正如，陶行知先生在《第一流的教育家》一文中指出：“敢探未發(fā)明的新理，即是創(chuàng )新精神；敢入未開(kāi)化的邊疆，即是開(kāi)辟精神?！薄疤轿窗l(fā)明的新理”和“入未開(kāi)化的邊疆”，指的就是“發(fā)現”。

仿真物理實(shí)驗室不單單是對實(shí)驗的模擬，也可以用來(lái)幫助分析物理規律。例如，平拋運動(dòng)是垂直方向上的自由落體運動(dòng)和水平方向上的勻速直線(xiàn)運動(dòng)的合成。從自由落體運動(dòng)到平拋運動(dòng)，將一維空間轉變?yōu)槎S空間，對這兩種運動(dòng)進(jìn)行對比的時(shí)候，就可以創(chuàng )建兩個(gè)小球，設置高度和速度等相關(guān)屬性，使其從空間中同一位置開(kāi)始分別做自由落體和平拋運動(dòng)，然后利用仿真物理實(shí)驗室提供的一種閃照的數據輸出方式，便可清晰地看到兩種運動(dòng)情況，從而得出結論。再如，簡(jiǎn)諧運動(dòng)的新課教學(xué)中，學(xué)生習慣了分析恒力作用下物理的單程運動(dòng)，對振動(dòng)過(guò)程的分析和理解存在思維定勢，難以理解，在教學(xué)中輔以仿真模擬，可以有效地幫助學(xué)生進(jìn)行分析，解決教學(xué)難點(diǎn)，提高教學(xué)效果。 還可利用它來(lái)方便地制作一些比較復雜的課件，突破技術(shù)屏障，使教師的精力主要放在如何優(yōu)化課堂教學(xué)設計，從而提高教學(xué)效率。 三、運用于中學(xué)生自主學(xué)習中，有利于培養自主探究能力 中學(xué)生課后通過(guò)做習題鞏固所學(xué)內容時(shí)，會(huì )遇到一些情況復雜的物理場(chǎng)景，尤其是對在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或者電磁場(chǎng)中運動(dòng)的粒子的復雜軌跡的分析，可以在仿真物理實(shí)驗室中建立相應的物理模型，對軟件自動(dòng)生成的運動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，結果一目了然，幫助學(xué)生理清分析思路。在沒(méi)有老師輔導的情況下，學(xué)生也可以利用仿真模型再現習題中的物理情景，加深印象，進(jìn)一步分析問(wèn)題，細化知識點(diǎn)。對課本中的實(shí)驗與探究部分的預習，更是可以通過(guò)仿真實(shí)驗進(jìn)行自主探究，加深對物理現象的印象，便于對物理定理或規律的理解。這樣，不僅幫助學(xué)生較容易地掌握基礎知識和基本技能，還使學(xué)生學(xué)會(huì )自主探究，對物理學(xué)科產(chǎn)生積極情感，逐步形成努力求知，樂(lè )于在探索中獲取新知的心里素質(zhì)，培養不斷探索的科學(xué)精神。這也是中學(xué)物理新課程改革中所倡導的。 仿真物理實(shí)驗室作為目前中學(xué)物理學(xué)科實(shí)現信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的技術(shù)軟件，能夠提高教學(xué)效果，幫助培養學(xué)生的自主探討能力、創(chuàng )新能力和分析能力，但是在應用于實(shí)際教學(xué)中，一定要明確它是一種創(chuàng )設真實(shí)情景的工具，在教師教與學(xué)生學(xué)的過(guò)程中，都應將它作為一種輔助性工具，不可盲目地運用，更不可將仿真實(shí)驗取代傳統實(shí)驗，應該將兩者辯證地統一起來(lái)，提高學(xué)生的科學(xué)分化素質(zhì)和實(shí)驗技能?？傊?，合理地將仿真物理實(shí)驗室運用到中學(xué)物理教學(xué)中才能充分發(fā)揮它的力量和魅力，使其有效地服務(wù)于教學(xué)過(guò)程。